Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.2101-2101
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2001
Near-infrared spectroscopy is now being used in clinical diagnosis as a non-invasive monitor of tissue oxygenation state. However, due to lack of the optical pathlength information within tissues, it is still difficult to quantitate the hemoglobin concentration with present CW techniques. Time-resolved spectroscopy (TRS), which measures temporal profiles of emerging light from tissues, enables to estimate the pathlength distribution within tissues by converting time to distance. Consequently, quantitative measurement of tissue oxygenation is possible by analyzing the data with optical diffusion equation 1) or our Microscopic Beer-Lambert law2). Time-Resolved Spectroscopy System : TRS-1O3) Our TRS-10 system consists of a three-wavelength (759, 797, 833 nm) PLP as pulsed light source, a high speed PMT with high sensitivity and three signal-processing circuits for time-resolved measurement (CFD/TAC, A/D converter and histogram memory). Optical pulse train consisting of 759, 797 and 833nm is generated by PLP at 5㎒ repetition rate and irradiated a sample through a single optical fiber. The diffuse-reflected light from the sample is collected by a bundle fiber and then detected by the PMT for single photon measurement. After being amplified by a following fast amplifier, the electrical signals for each wavelength are picked out by CFD/TAC module. Then, a signal processing circuit integrated the TRS data for each wavelength individually. The simultaneous TRS measurement for three wavelengths achieved without any optical or mechanical switch. Experiment and Results Input and detection fibers of TRS-10 were attached at the human forehead with a fiber separation of 3cm. TRS measurements were continuously performed for about 20 minutes including 2 minutes hyper ventilation. It was observed that the total hemoglobin concentration was decreasing during the hyper ventilation and recovered until 2 minutes after hyper ventilation. On the other hand, the deoxy-hemoglobin concentration began to increase after hyper ventilation and had its peak at around 2 minute later, showing 502 drop from 75% to 60% due to inhibition of breathing by performing hyper ventilation. The results showed that this system might be able to quantitate the concentrations of oxy- and deoxy-hemoglobin in the human brain.
Jun Hwan Kim;Gi Yeon Yu;Ye Eun Song;Chan Yeong Yu;Yun Chae Jang;Riaz Muhammad;Kay Thwe Htun;Ahmed Ali;Seung Ho Choi
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.44
no.6
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pp.450-464
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2023
Pulse oximetry, a non-invasive technique for evaluating blood oxygen saturation, conventionally depends on isolated measurements, rendering it vulnerable to factors like illumination profile, spatial blood flow fluctuations, and skin pigmentation. Previous efforts to address these issues through imaging systems often employed red and near-infrared illuminations with distinct profiles, leading to inconsistent ratios of transmitted light and the potential for errors in calculating spatial oxygen saturation distributions. While an integrating sphere was recently utilized as an illumination source to achieve uniform red and near-infrared illumination profiles on the sample surface, its bulkiness presented practical challenges. In this work, we have enhanced the pulse oximetry imaging system by transitioning illumination from an integrating sphere to a multi-wavelength LED configuration. This adjustment ensures simultaneous emission of red and near-infrared light from the same position, creating a homogeneous illumination profile on the sample surface. This approach guarantees consistent patterns of red and near-infrared illuminations that are spatially uniform. The sustained ratio between transmitted red and near-infrared light across space enables precise calculation of the spatial distribution of oxygen saturation, making our pulse oximetry imaging system more compact and portable without compromising accuracy. Our work significantly contributes to obtaining spatial information on blood oxygen saturation, providing valuable insights into tissue oxygenation in peripheral regions.
Debris disks are circumstellar dust disks around main-sequence stars. They are important observational clues to understanding the planetary system formation. The zodiacal light is the thermal emission from the dust disk in our Solar system. For a comprehensive understanding of the nature and the evolution of dust disks around main-sequence stars, we try a comparative study of debris disks and the zodiacal light. We search for debris disks using the AKARI mid-infrared all-sky point source catalog. By applying accurate flux estimate of the photospheric emission based on the follow-up near-infrared observations with IRSF, we have improved the detection rate of debris disks. For a detailed study of the structure and grain properties in the zodiacal dust cloud, as an example of dust disks around main-sequence stars, we analyze the AKARI mid-infrared all-sky diffuse maps. As a result of the debris disks search, we found old (>1 Gyr) debris disks which have large excess emission compared to their age, which cannot be explained simply by the conventional steady-state evolution model. From the zodiacal light analysis, we find the possibility that the dust grains trapped in the Earth's resonance orbits have increased by a factor of ~3 in the past ~20 years. Combining these results, we discuss the non-steady processes in debris disks and the zodiacal light.
Radiative transfer models in a spherical, turbulent interstellar medium (ISM), in which the photon source is situated at the center, are calculated to investigate the correlation between the scattered light and the dust column density. The medium is modeled using fractional Brownian motion structures that are appropriate for turbulent ISM. The correlation plot between the scattered light and optical depth shows substantial scatter and deviation from simple proportionality. It was also found that the overall density contrast is smoothed out in scattered light. In other words, there is an enhancement of the dust-scattered flux in low-density regions, while the scattered flux is suppressed in high-density regions. The correlation becomes less significant as the scattering becomes closer to being isotropic and the medium becomes more turbulent. Therefore, the scattered light observed in near-infrared wavelengths would show much weaker correlation than the observations in optical and ultraviolet wavelengths. We also find that the correlation plot between scattered lights at two different wavelengths shows a tighter correlation than that of the scattered light versus the optical depth.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.3
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pp.239-248
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2004
Optical coherence tomography(OCT) is high resolution imaging system which can see the cross section of microscopic organs in the living tissue. In this paper, we analyze the relation between the light source and the resolution of modulated signal in Michelson interferometer. We construct 1-D OCT signal processing hardware such as amplifiers, filters, and demodulate electronic signals from the photo detector. In order to get 2-D OCT image, the synchronization among optical delay line, sample stage and A/D converter is dealt with. In experiments, we verify analog and digital signal processing blocks which apply to the stacks of glasses. Finally we aquire high resolution 2-D OCT image with respect to the onion tissue. We expect that this result can be applied to the medical instrument through performance improvement.
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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2000.11b
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pp.210-218
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2000
Since the SSC(soluble solid contents) and titratable acidity of fruit are highly concerned to the taste, the need for measuring them by non-destructive technology such as NIR(Visual and Near-infrared) spectroscopy is increasing. Specially, in order to grade the quality of each fruit with a sorter at sorting and packing facilities, technologies for online measurement satisfying the tolerance in terms of accuracy and speed should be developed. Many researches have been done to develop devices to measure the internal qualities of fruit such as SSC, titratable acidity, firmness, etc. with the VIS(Visual)/NIR(Near Infrared) reflectance spectra. The distributions of the SSC, titratable acidity, firmness, etc. are different with respect to the position and depth of fruit, and generally the VIS/NIR light can interact with fruit in a few millimeters of pathlength, and it is very difficult to measure the qualities of inner flesh of fruit. Therefore, to measure the average concentrations of each quality factor such as SSC and titratable acidity with the reflectance-type NIR devices, the spectra of fruit at several positions should be measured. Recently, the interest about the transmittance-type VIS/NIR devices is increasing. NIR light can penetrate through the fruit about 1/10-1/1,000,000 %. Therefore, very intensive light source and very sensitive sensor should be adopted to measure the transmitted light spectra of intact fruit. The ultimate purpose of this study was to develop a device to measure the transmitted light spectra of intact fruit such as apple, pear, peach, etc. With the transmittance-type VIS/NIR device, the feasibility of measurement of the SSC and titratable acidity in intact fruit cultivated in Korea was tested. The results are summarized as follows; A simple measurement device which can measure the transmitted light spectra of intact fruit was constructed with sample holder, two 500W-tungsten halogen lamps, a real-time spectrometer having a very sensitive CCD array sensor and optical fiber probe. With the device, it was possible to measure the transmitted light spectra of intact fruit such as apple, pear and peach. Main factors affecting the intensity of transmitted light spectra were the size of sample, the radiation intensity of light source and the integration time of the detector. Sample holder should be designed so that direct light leakage to the probe could be protected. Preprocessing method to the raw spectrum data significantly influenced the performance of the nondestructive measurement of SSC and titratable acidity of intact fruit. Representative results of PLS models in predicting the SSC of peach were SEP of 0.558 Brix% and R2 of 0.819, and those in predicting titratable acidity were SEP of 0.056% and R2 of 0.655.
It is obvious that there are plentiful of dust particles in the interplanetary spaces of the Solar System (IDPs), based on micrometeor craters, zodiacal light and direct measurements on the spacecraft. Because of photon drag and planetary perturbations, these particles are continuously falling to the Sun or planets, therefore continuous source of the IDPs are required. We studied the fractional contribution of each type of solar system objects to the IDPs complex through the optical properties of the potential dust sources and the zodiacal light. We found that more than 90% of the IDPs are originated from cometary nuclei. This result is discussed through the comparison with the dynamic simulation, micrometeors mineralogy and near-infrared spectrum of the zodiacal light. In addition, we introduce our new project on the numerical simulation for the dust particles ejected from the cometary nuclei, to verify the conclusion of dominant cometary contribution and its detailed consequences.
Photodynamic therapy (PDT) is a great potential approach for the localized tumor removal with fewer metastatic potentials and side effects in treating the disease. In the treatment process, a photosensitizer (PS) that absorbs a light energy to generate reactive oxygen is essential. In general, a visible light is used as a light source of PDT, so that side effects from the light source are inevitable. For this reason, upconversion nanoparticles (UCNPs) using near-infrared (NIR) as an excitation source are attracting attention in the field of disease diagnosis and treatment. UCNPs have the low cytotoxicity and phototoxicity, and also advantages such as deep tissue penetration and low background autofluorescence. For PDT, UCNPs should be combined with a PS which absorbs the light energy from UCNPs and transfers it to the surrounding oxygen to produce reactive oxygen. In addition, the therapeutic efficacy can be improved by modifying nanoparticle surfaces, adding anti-cancer drugs, or combining with photothermal therapy (PTT). In this review, we summarize the recent research to improve the efficiency of PDT using UCNPs.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.327-334
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2024
In this paper, we developed a system with a near-infrared LED light source with a wavelength of 950nm to acquire palm vein images and a white LED light source to acquire palm creases based on Raspberry Pi. In addition, we implemented a unique pattern-extractable image processing technology that can prevent counterfeiting and enhance security of mixed creases and palmprints through image pre-processing (Gray scaling, Histogram Equalization, Blurring, Thresholding, Thinning) for the acquired vein and palm images, and secured a source technology that can be used in a security-enhanced system.
Choi, Jinsoo;Cho, Sang Uk;Kim, Doo-In;Lee, Hak-Guen;Choi, Hak Soo;Jeong, Myung Yung
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.23
no.1
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pp.29-34
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2016
In this study, development of multichannel filter module and characteristic evaluation for bio imaging were studied. The filter module was fabricated in order to realize near infrared fluorescence imaging of 700 nm and 800 nm wavelength ranges, and contrast imaging analysis for characteristic evaluation of the filter module was studied through signal to back ground ratio (SBR), controlled by parameters such as magnification, exposure, gain. Furthermore, phantoms, which are biomimetic tissue with equal optical properties of kidney and liver, were fabricated to study characteristics of both filter module depending on thickness and exposure amount of light source for bio imaging analysis. The fabricated filter module has more than 4 of SBR difference despite changes of magnification, exposure, gain, and in the case of the kidney phantom and the liver phantom, contrast imaging of more than 4 of SBR was confirmed on 50 mA, 60 mA exposure amount of light source respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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